KR102646493B1 - 전기차 배터리 셀 연결용 단자의 제조방법 - Google Patents

전기차 배터리 셀 연결용 단자의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전기차에 구비되는 복수의 배터리 셀을 연결하기 위한 단자의 제조방법에 관한 것으로서, 단자를 절삭가공에 의해 제조하지 않고 단조가공에 의해 제조하면서도 치수 정밀도를 향상시킬 수 있고, 생산성을 대폭 향상시키는 데 그 목적이 있다.
이를 위하여 본 발명은, 전기차에 구비되는 복수의 배터리 셀을 와이어에 의해 서로 연결하기 위한 배터리 셀 단자(70)의 제조방법에 있어서, 라운드 바를 일정 길이로 절단한 단자소재(A)를, 제1 단조부(10), 제2 단조부(20), 제3 단조부(30), 제4 단조부(40), 제5 단조부(50) 및 제6 단조부(60)로 이루어진 단조장비에 연속적으로 공급하여, 단자소재(A)로부터 최종 제품까지의 단조과정이 단일의 단조장비에서 연속적으로 이루어지도록 하는 것을 특징으로 한다.

Description

전기차 배터리 셀 연결용 단자의 제조방법{TERMINAL MANUFACTURING METHOD FOR CONNECTING BATTERY CELL OF ELECTRIC VEHICLE}
본 발명은 전기차에 구비되는 복수의 배터리 셀을 연결하기 위한 단자의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 상기 단자를 절삭가공에 의해 제조하지 않고 단조가공에 의해 제조하면서도 높은 치수 정밀도를 갖는 고품질의 단자를 제조할 수 있고, 복수의 단조부를 구비한 단일의 단조장비에서 단조공정이 연속적으로 진행되도록 하여 생산성을 대폭 향상시킬 수 있도록 한 전기차 배터리 셀 연결용 단자의 제조방법에 관한 것이다.
최근 기후변화 문제가 심각해지고 환경규제가 강화됨에 따라, 전기차의 수요가 점점 증가하고 있다.
이러한 전기차는, 엔진을 사용하지 않는 순수한 의미의 전기차와, 엔진과 전기모터를 함께 사용하는 하이브리드 차량으로 구분할 수 있다(이하 통칭하여 '전기차'라 한다).
상기한 전기차는, 엔진을 구비하는 차량의 엔진룸에 장착되는 배터리와 다른 전기차용 배터리를 구비하고 있다.
상기 전기차 배터리로는 리튬이온 배터리가 널리 사용되고 있는데, 상기 리튬이온 배터리는 양극재와, 음극재와, 전해질과, 분리막을 포함하여 구성된다.
상기한 전기차 배터리 하나를 셀(Cell)이라 하고, 이러한 셀을 합친 것을 듈(Module)이라 한다. 통상의 전기차는 12~48개의 셀을 서로 연결하여 하나의 모듈을 형성한다.
그리고 상기한 모듈 8~40개를 묶은 것을 배터리 팩(Pack)이라 하며, 전기차에는 이 배터리 팩이 1개 탑재된다.
따라서 전기차 배터리는, 각 배터리 셀을 전기적으로 연결하기 위한 양극단자 및 음극 단자를 구비하고 있고, 이들 단자들은 와이어에 의해 서로 전기적으로 연결된다.
도 1은 전기차 배터리 셀들을 서로 연결하기 위한 단자를 나타낸 것이다.
상기 배터리 셀 단자(70, 이하 간단히 '단자'라 한다)는, 상부 몸체부(70f)와, 상기 상부 몸체부(70f)보다 큰 긱경을 갖는 중간 몸체부(70h)와, 상기 중간 몸체부(70h)보다 큰 직경을 갖는 하부 몸체부(70j)를 포함하여 이루어진다.
그리고 상기 중간 몸체부(70h)의 상부 외주에는 상부를 향해 돌출되는 수직 돌출부(70g)가 구비되고, 상기 하부 몸체부(70j)의 상부에는 외주방향을 향해 돌출되는 수평 날개부(70i)가 구비된다.
그런데 종래의 배터리 셀 단자(70) 제조방식은, 절삭공구를 사용하여 소재를 깎는 절삭가공에 의해 제조되고 있다.
이로써 가공시간이 많이 소요되어 생산성이 매우 떨어지고, 불량율이 높다는 단점이 있다.
이러한 문제점을 해소하기 위해 본 발명자는, 상기 단자를 단조(鍛造)에 제조하는 방식을 시도한 바가 있다.
그러나 통상의 단조방식에 의해서는, 직경 약 8mm의 소재에 폭이 약 0.6mm, 높이가 약 0.3mm인 수직 돌출부(70g)와, 폭이 약 1mm 높이가 약 0.8mm인 수평 날개부(70i)를 가공하기가 매우 어렵다.
또한 상기 수직 돌출부(70g)와 수평 날개부(70i)를 단조가공에 의해 형성하는 과정에서 크랙(Crack)이 많이 발생되었고, 단조 과정중 에어가 다이 내부에서 잘 배출되지 않는다는 문제점이 발견되었다.
내연기관 차량의 엔진룸에 구비되는 통상적인 배터리 단자는 통상의 단조가공에 의해 쉽게 제조할 수 있다.
그러나 통상의 단조가공 방식에 의해서는, 소직경의 소재에 도 1과 같은 형상을 갖는 배터리 셀 연결용 단자를 가공하기가 매우 어렵다.
이에 본 발명자는, 직경이 약 8mm인 소직경의 단자소재(A)에 작은 폭과 높이를 갖는 수직 돌출부(70g)와 수평 날개부(70i)를 쉽게 형성할 수 있는 새로운 단조방식을 개발하기 위해 연구 노력한 결과, 본 발명에 이르게 되었다.
한국 공개특허 제10-2016-0033814호(2016. 03. 29. 공개) 한국 등록특허 제10-1490193호(2015. 02. 06. 공고) 한국 등록특허 제10-1490192호(2015. 02. 06. 공고)
본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 제안하는 것으로서, 전기차 배터리 셀 연결용 단자를 절삭가공에 의해 제조하지 않고, 단조가공에 의해 제조하면서도 높은 치수 정밀도를 확보할 수 있도록 하는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은, 단일의 단조장비에서 소재의 투입부터 최종 제품까지 단조작업이 연속적으로 이루어지도록 하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 6개의 단조부에서 동시에 단조가공이 이루어지도록 하여, 생산성을 크게 향상시키는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 단조작업에 소요되는 시간을 단축하고, 단자의 제조원가를 절감하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 소직경의 단자소재에 좁은 폭과 높이를 갖는 수직 돌출부와 수평 날개부를 용이하게 형성할 수 있도록 하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 수직 돌출부와 수평 날개부의 형성시 크랙이 발생하지 않도록 하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 단조 작업시 다이 내부의 에어가 외부로 쉽게 배출되지 않는 문제점을 해결하는 데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 전기차에 구비되는 복수의 배터리 셀을 와이어에 의해 서로 연결하기 위한 배터리 셀 단자의 제조방법에 있어서, 라운드 바를 일정 길이로 절단한 단자소재를, 제1 단조부, 제2 단조부, 제3 단조부, 제4 단조부, 제5 단조부 및 제6 단조부로 이루어진 단일의 단조장비에 연속적으로 공급하여, 단자소재로부터 최종 제품까지의 단조공정이 연속적으로 진행되도록 하고, 상기 배터리 셀 단자는, 상부 몸체부와, 상기 상부 몸체부보다 큰 직경을 갖는 중간 몸체부와, 상기 중간 몸체부보다 큰 직경을 갖는 하부 몸체부를 포함하여 구성되며, 상기 배터리 셀 단자는, (a) 단자소재를 제1 단조부에 안착시키는 단계(S10), (b) 상기 제1 단조부에서, 단자소재의 하부 둘레에 제1 라운딩부를 형성하는 단계(S20), (c) 상기 S20 단계 이후, 상기 단자소재를 파지한 후 180도 회전시켜 인접하는 제2 단조부에 안착시키는 단계(S30), (d) 상기 제2 단조부에서, 상기 제1 라운딩부의 중앙에 일정 깊이로 경사진 상부 오목부를 형성하고, 상기 상부 오목부의 반대쪽인 하부 둘레에 제2 라운딩부를 형성하는 단계(S40), (e) 상기 S40 단계 이후, 상기 단자소재를 파지한 후 180도 회전시켜 인접하는 제3 단조부에 안착시키는 단계(S50), (f) 상기 제3 단조부에서, 상기 상부 오목부의 외주에 직경이 감소되는 상부 몸체부를 형성하고, 상기 상부 몸체부의 윗부분 둘레에 제3 라운딩부를 형성하는 단계(S60), (g) 상기 S60 단계 이후, 상기 단자소재를 파지한 후 180도 회전시켜 인접하는 제4 단조부에 안착시키는 단계(S70), (h) 상기 제4 단조부에서, 상기 상부 오목부의 반대쪽 하부 중앙에 하부 오목부를 형성하는 단계(S80), (i) 상기 S80 단계 이후, 제5 단조부에서, 중간 몸체부의 외주에 상부를 향해 일정 폭과 높이로 돌출되는 수직 돌출부를 형성하고, 하부 몸체부의 상부에 수평방향을 향해 돌출되는 수평 날개부를 형성하는 단계(S90), (j) 상기 S90 단계 이후, 제6 단조부에서, 단자를 최종 치수로 가공하는 단계(S100)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
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또한 상기 S90 단계에서, 제5 내부다이를 상승시켜, 단자소재를 제5 다이부의 상부 외면에 노출시킨 다음, 제5 펀치부를 하강시켜 수직 돌출부와 수평 날개부를 형성하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 제5 펀치부는, 수직으로 구비되는 제5 펀치와, 상기 제5 펀치의 외주에 구비되는 내부 슬리브와, 상기 내부 슬리브의 외주에 구비되는 외부 슬리브를 포함하여 구성되고, 상기 제5 펀치부의 하강에 의해, 상기 돌출부와 수평 날개부를 동시에 형성하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 제5 펀치의 상부에, 압축스프링을 구비한 가압부재가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 S100 단계에서, 제6 내부다이를 하강시켜 단자소재를 제6 내부다이의 내부에 안착시킨 후, 제6 펀치를 하강시켜 베터리 셀 단자를 최종 치수로 가공하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 전기차 배터리 셀 연결용 단자를 절삭가공에 의해 제조하지 않고 단조가공에 의해 제조하면서도, 높은 치수 정밀도를 갖는 고품질의 단자를 제조할 수 있는 효과가 있다.
즉 단조가공에 의해 단자소재의 조직을 치밀화하여 물리적 성질 및 기계적 강도를 향상시킴과 동시에, 단조가공의 약점인 치수 정밀도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한 6개의 단조부에서 동시에 단조작업이 이루어지므로, 생산성을 크게 향상시켜 단자를 대량으로 생산할 수 있는 효과가 있다.
또한 단자소재의 투입부터 최종 제품까지 단조공정이 연속적으로 이루어지므로, 단조작업에 소요되는 시간을 단축하고, 제조원가를 절감할 수 있는 효과가 있다.
또한 펀치의 외부에 내부 슬리브와 외부 슬리브를 더 구비함으로써, 종래의 단조방식에 의해서는 가공하기 어려운 수직 돌출부와 수평 날개부를 용이하게 가공할 수 있는 효과가 있다.
또한 펀치의 상부에 가압부재를 더 구비함으써, 좁은 폭과 높이를 갖는 수직 돌출부와 수평 날개부의 형성시 크랙이 발생하지 않도록 하는 효과가 있다.
또한 상기 가압부재의 외부에 압축스프링을 더 구비함으로써, 좁은 폭과 높이를 갖는 수직 돌출부와 수평 날개부의 형성시, 충격을 최소화하여 불량율을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
또한 상기 수직 돌출부와 수평 날개부의 형성시, 단자소재를 다이의 상면에 노출시킨 후 가압함으로써, 단자의 단차진 부위들을 정밀하게 가공할 수 있는 효과가 있다.
또한 상기 수직 돌출부와 수평 날개부를 1차로 형성할 때, 다이의 외부에 노출시킨 상태에서 단조가공을 하므로, 다이 내부의 에어가 외부로 잘 배출되지 않는 문제점을 해결할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 전기차 배터리 셀 연결용 단자의 사시도.
도 2는 도 1의 단면도.
도 3은 본 발명에 따라 단자를 단조가공에 의해 제조하는 과정을 나타낸 도면.
도 4는 본 발명에 따른 단자의 제조공정을 나타낸 흐름도.
도 5는 본 발명에 따른 단조장비의 제1 단조부 내지 제6 단조부를 나타낸 단면도.
도 6은 본 발명에 따른 단조장비의 제1 단조부 단면도.
도 7은 본 발명에 따른 단조장비의 제2 단조부 단면도.
도 8은 본 발명에 따른 단조장비의 제3 단조부 단면도.
도 9는 본 발명에 따른 단조장비의 제4 단조부 단면도.
도 10은 본 발명에 따른 단조장비의 제5 단조부 단면도.
도 11은 본 발명에 따른 단조장비의 제6 단조부 단면도.
도 12는 본 발명에 따른 단조장비의 제5 단조부의 일부 확대 단면도.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
본 발명은, 전기차에 구비되는 복수의 배터리 셀을 와이어에 의해 서로 연결하기 위한 배터리 셀 단자(70)를 제조하는 방법으로, 도 5에 도시된 바와 같이, 라운드 바(Round Bar)를 일정 길이로 절단한 단자소재(A)를, 제1 단조부(10), 제2 단조부(20), 제3 단조부(30), 제4 단조부(40), 제5 단조부(50) 및 제6 단조부(60)로 이루어진 단일의 단조장비에 연속적으로 공급한다.
이로써 단자소재(A)로부터 최종 제품까지의 단조공정이 단일의 단조장비에서 연속적으로 진행되도록 하여, 생산성을 크게 향상시킬 수 있다.
여기서 상기 배터리 셀 단자(70)는, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상부 몸체부(70f)와, 상기 상부 몸체부(70f)보다 큰 직경을 갖는 중간 몸체부(70h)와, 상기 중간 몸체부(70h)보다 큰 직경을 갖는 하부 몸체부(70j)를 포함하여 구성된다.
그리고 상기 배터리 셀 단자(70)는, 상기 상부 몸체부(70f)의 상부 중앙에 경사진 상부 오목부(70c)가 형성되고, 상기 하부 몸체부(70j)의 하부 중앙에 하부 오목부(70e)가 형성된다.
또한 상기 중간 몸체부(70h)의 상부 외주에 일정 폭과 높이를 갖는 수직 돌출부(70g)가 상부를 향해 형성되고, 상기 하부 몸체부(70j)에 수평 날개부(70i)가 외주 방향을 향해 수평으로 돌출된다.
그리고 본 발명에 따른 배터리 셀 단자(70)의 제조방법은, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, (a) 단자소재(A)를 제1 단조부(10)에 안착시키는 단계(S10), (b) 상기 제1 단조부(10)에서, 단자소재(A)의 하부에 제1 라운딩부(70a)를 형성하는 단계(S20), (c) 상기 S20 단계 이후, 상기 단자소재(A)를 파지한 후 180도 회전시켜 인접하는 제2 단조부(20)에 안착시키는 단계(S30), (d) 상기 제2 단조부(20)에서, 상기 단자소재(A)의 상부에 제2 라운딩부(70b)와 상부 오목부(70c)를 형성하는 단계(S40), (e) 상기 S40 단계 이후, 상기 단자소재(A)를 파지한 후 180도 회전시켜 인접하는 제3 단조부(30)에 안착시키는 단계(S50), (f) 상기 제3 단조부(30)에서, 단자소재(A)에 상부 몸체부(70f)와 제3 라운딩부(70d)를 형성하는 단계(S60), (g) 상기 S60 단계 이후, 상기 단자소재(A)를 파지한 후 180도 회전시켜 인접하는 제4 단조부(40)에 안착시키는 단계(S70), (h) 상기 제4 단조부(40)에서, 상기 단자소재(A)의 하부에 하부 오목부(70e)를 형성하는 단계(S80), (i) 상기 S80 단계 이후, 제5 단조부에서, 중간 몸체부(70h)의 외주에 수직 돌출부(70g)를 형성하고, 하부 몸체부(70j)에 수평 날개부(70i)를 형성하는 단계(S90), (j) 상기 S90 단계 이후, 제6 단조부(60)에서, 단자를 최종 치수로 가공하는 단계(S100)를 포함하여 구성된다.
이하 도 6 내지 12를 참조하여 단자의 제조과정을 좀 더 상세히 설명한다. 편의상 직경 7.7mm, 높이 8.9mm의 단자소재를 사용하여 단자를 제조하는 경우를 예로서 설명한다.
상기 S10 단계는, 라운드 바(Round Bar) 형상의 단자소재(A)를 일정 길이로 절단하여 제1 단조부(10)에 공급하는 단계이다.
상기 S20 단계는, 단자소재(A)의 하부에 제1 라운딩부(70a)를 형성하는 단계로서, 도 6에 도시된 바와 같이, 제1 펀치부(11)와 제1 다이부(12)를 구비한 제1 단조부(10)에서 작업이 이루어진다.
즉, 제1 내부다이(12a)에 단자소재(A)를 안착시킨 후 제1 펀치(11a)를 하강시킨다.
그러면 단자소재(A)의 직경은 7.7mm로 늘어나고 높이는 9.1mm로 늘어나면서 하부에 반경 2mm의 라운딩부(70a)가 형성된다.
상기 S30 단계는, 로봇 아암(도시 생략) 또는 수작업에 의해 상기 단자소재(A)를 파지하여 180도로 회전시킨 후, 제2 단조부(20)에 위치시키는 단계이다.
상기 S40 단계는, 단자소재(A)의 상부에 상부 오목부(70c)와 제2 라운딩부(70b)를 형성하는 단계로서, 도 7에 도시된 바와 같이, 제2 펀치부(21)와 제2 다이부(22)를 구비한 제2 단조부(20)에서 작업이 이루어진다.
즉, 제2펀치(21a)를 하강시켜 단자소재(A)의 상부에, 경사진 상부 오목부(70c)와 제2 라운딩부(70b)를 형성한다.
여기서 상기 제2 펀치(21a)의 단부 형상은, 상기 상부 오목부(70c)와 제2 라운딩부(70b)의 형상에 대응되도록 구성된다.
그리고 상기 상부 오목부(70c)의 깊이는 1mm, 안쪽 직경은 2mm, 개방각도는 90도로 형성한다.
그러면 단자소재(A)의 직경은 7.8mm로 늘어나고 길이는 9.3mm로 늘어나게 된다.
상기 S50 단계는, 로봇 아암 또는 수작업에 의해 상기 단자소재(A)를 파지하여 180도로 회전시킨 후, 제3 단조부(30)에 위치시키는 단계이다.
상기 S60 단계는, 단자소재(A)의 하부에 상부 몸체부(70f) 및 제3 라운딩부(70d)를 형성하는 단계로서, 도 8에 도시된 바와 같이, 제3 펀치부(31)와 제3 다이부(32)를 구비한 제3 단조부(30)에서 작업이 이루어진다.
즉, 제3 펀치(31a)를 하강시켜, 단자소재(A)의 하부에 직경 4.9mm, 높이 3mm의 상부 몸체부(70f) 및 반경 1.5mm의 제3 라운딩부(70d)를 형성한다. 그러면 단자소재(A)의 전체높이는 10.8mm로 증가하게 된다.
여기서 제3 다이부(32)의 형상은, 상기 상부 몸체부(70f)의 형상에 대응되도록 구성된다.
상기 S70 단계는, 로봇 아암 또는 수작업에 의해 상기 단자소재(A)를 파지하여 180도로 회전시킨 후, 제4 단조부(40)에 위치시키는 단계이다.
상기 S80 단계는, 단자소재(A)에 하부 오목부(70e)를 형성하는 단계로서, 도 9에 도시된 바와 같이, 제4 펀치부(41)와 제4 다이부(42)를 구비한 제4 단조부(40)에서 작업이 이루어진다.
즉, 제4 펀치(41a)를 하강시켜, 단자소재(A)의 하부 중앙에 직경 2.4mm, 깊이 0.2mm의 하부 오목부(70e)를 형성한다.
여기서 상기 제4 다이부(42)의 형상은, 상기 하부 오목부(70e)의 형상에 대응되도록 구성된다.
또한 상기 제4 펀치(41a)의 상부에는 압축스프링을 구비한 가압부재(41b)가 더 구비된다.
상기 S90 단계는, 단자소재(A)에 중간 몸체부(70h)와 하부 몸체부(70j)를 형성함과 동시에, 수직 돌출부(70e)와 수평 날개부(70i)를 1차로 형성하는 단계로서, 도 10에 도시된 바와 같이, 제5 펀치부(51)와 제5 다이부(52)를 구비한 제5 단조부(35)에서 이루어진다.
상기 S90 단계에서는, 먼저 제5 내부다이(52a)를 상승시켜 단자소재(A)가 제5 다이부(52)의 상부 외면에 노출되도록 한 다음, 제5 펀치부(51)를 하강시킨다.
즉 S90 단계는, 단자소재(A)를 다이 내부에 안착시킨 상태에서 단조가공을 하는 것이 아니라, 단조소재(A)를 다이의 외부로 노출시킨 상태에서 제5 펀치부(51)를 하강시켜 단조가공을 한다.
또한 상기 S90 단계에서, 상기 단자소재(A)의 하부에 직경 2.1mm, 깊이 0.8mm의 하부 오목부(70e)를 형성한다.
여기서 상기 제5 내부다이(52a)의 상부는, 상기 하부 오목부(70e)의 형상에 대응되도록 구성된다.
그리고 상기 제5 펀치부(51)는, 도 12에 상세히 도시된 바와 같이, 단부가 60도의 원추형으로 형성되는 제5 펀치(51a)와, 상기 제5 펀치(51a)의 외주에 구비되는 내부 슬리브(51d)와, 상기 내부 슬리브(51d)의 외주에 구비되는 외부 슬리브(51e)와, 상기 외부 슬리브(51e)의 외주에 구비되는 슬리브 지지부재(51g)를 포함하여 구성된다.
또한 상기 슬리브 지지부재(51g)의 외면에는 복수의 오링(51f)이 구비된다.
상기 오링(51f)은, 제5 펀치(51a)의 하강시, 상기 내부 슬리브(51d)와 외부 슬리브(51e)의 중심을 잡아주는 역할을 한다.
그리고 상기 제5 펀치(51a)의 상부에는, 압축스프링(51c)을 구비한 가압부재(51b)가 더 구비된다.
상기한 제5 펀치부(51)의 구조에 의해, 좁은 폭과 높이를 갖는 수직 돌출부(70g)와 수평 날개부(70i)를 동시에 형성할 수 있다.
또한 압축스프링(51c)을 구비한 가압부재(51b)의 탄성력에 의해 충격을 최소화하여, 상기 수직 돌출부(70g)와 수평 날개부(70i)의 형성시 크랙이 발생하지 않도록 할 수 있다.
상기 S100 단계는, 단자소재(A)를 최종 치수로 가공하는 단계로서, 도 11에 도시된 바와 같이, 제6 펀치부(61)와 제6 다이부(62)를 구비한 제6 단조부(60)에서 작업이 이루어진다.
상기 S100 단계에서는, 제6 내부다이(62a)를 하강시켜 단자소재(A)가 제6 내부다이(62a)의 내부에 안착되도록 한 후, 제6 펀치부(61)를 하강시킨다.
상기 제6 펀치부(61)는, 치수만 약간 다를 뿐 기본적으로 상기한 제5 펀치부(51)와 동일한 구조로 형성된다.
즉 상기 제6 펀치부(61)는, 단부가 60도의 원추형으로 형성되는 제6 펀치(61a)와, 상기 제6 펀치(61a)의 외주에 구비되는 내부 슬리브와, 상기 내부 슬리브의 외주에 구비되는 외부 슬리브와, 상기 외부 슬리브의 외주에 구비되는 슬리브 지지부재를 포함하여 구성된다.
또한 상기 제6 펀치(61a)의 상부에는, 압축스프링을 구비한 가압부재(61b)가 더 구비된다.
상기한 구조의 제6 펀치부(61)를 제6 내부다이(62a)의 내부로 하강시키면, 도 11에 도시된 바와 같이, 직경 5.0mm, 높이 3.6mm의 상부 몸체부(70f), 직경 8.0mm, 높이 3.0mm의 중간 몸체부(70h), 폭 0.6mm, 높이 0.3mm의 수직 돌출부(70g), 직경 13.4mm, 높이 1.5mm의 수평 날개부(70i), 직경 11.5mm, 높이 0.8mm의 하부 몸체부(70j), 직경 2.1mm, 깊이 1.0mm의 하부 오목부(70e)를 갖는 배터리 셀 단자(70)의 제조가 완료된다.
전기차 배터리 셀을 연결하는 단자는, 복수의 배터리 셀을 와이어에 의해 연결하기 위한 것으로, 엔진 구동 차량의 엔진룸에 구비되어 케이블과 연결되는 통상의 배터리 단자와 달리, 최대 직경이 13.4mm, 높이가 8.2mm에 불과하다.
또한 배터리 셀 단자(70)는, 도 1 및 2에 도시된 바와 같이, 그 형상이 복잡하고, 특히 좁은 폭과 높이를 갖는 수직 돌출부(70g)와 수평 날개부(70i)를 구비하고 있다.
이로써 통상의 단조방식으로는 가공하기가 매우 어려워, 현재 배터리 셀 연결용 단자는 절삭공구를 사용하는 절삭가공에 의해 제조되고 있다.
이로써 생산성이 매우 낮고 제조원가가 높으며 제품 불량이 많이 발생된다는 단점이 있다.
본 발명에 의하면, 제5 단조부(50)에서 단자소재(A)를 제5 다이부(52)의 상부에 노출시킨 상태에서, 내부 슬리브(51d)와 외부 슬리부(51e)를 구비한 제5 펀치(51a)에 의해, 수직 돌출부(70g)와 수평 날개부(70i)를 동시에 1차로 성형한다.
이어서 제6 단조부(60)에서 상기 단자소재(A)을 제6 다이부(62)의 내부에 안착시킨 후, 수직 돌출부(70g)와 수평 날개부(70i)를 2차로 정밀하게 성형한다.
이로써 직경 약 8mm의 단자소재(A)로부터 치수 정밀도가 높은 고품질의 배터리 셀 단자(70)를 쉽게 제조할 수가 있다.
특히 배터리 셀 단자(70)의 각 단차부분의 정밀도를 향상시킬 수 있고, 크랙의 발생을 방지하여 불량의 발생을 크게 감소시킬 수가 있다.
또한 배터리 셀 단자(70)를 절삭가공이 아닌 단조가공에 의해 제조함으로써, 단자의 물리적 성질과 기계적 강도를 향상시킬 수 있다.
또한 6개의 단조부를 구비한 단일의 단조장비에서 단조작업이 연속적으로 진행되므로, 생산성을 대폭 향상시킬 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명한 것으로서, 본 발명의 범위는 상기한 특정 실시예에 한정되지 아니한다.
해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 본 발명의 기술적 사상의 범위를 벗어남이 없이 다양한 변경 및 수정이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
10: 제1 단조부 11: 제1 펀치(Punch)부
11a: 제1 펀치 12: 제1 다이(Die)부
12a: 제1 내부다이 20: 제2 단조부
21: 제2 펀치부 21a: 제2 펀치
22: 제2 다이부 22a: 제2 내부다이
30: 제3 단조부 31: 제3 펀치부
31a: 제3 펀치 32: 제3 다이부 32a: 제3 내부다이 40: 제4 단조부
41: 제4 펀치부 41a: 제4 펀치
41b: 가압부재 42: 제4 다이부
42a: 제4 내부다이 50: 제5 단조부
51: 제5 펀치부 51a: 제5 펀치
51b: 가압부재 51c: 압축스프링
51d: 내부 슬리브(Sleeve) 51e: 외부 슬리브
51f: 오링(O-ring) 51g: 슬리브 지지부재
52: 제5 다이부 52a: 제5 내부다이
60: 제6 단조부 61: 제6 펀치부
61a: 제6 펀치 61b: 가압부재
62: 제6 다이부 62a: 제6 내부다이
70: 배터리 셀(Battery Cell) 단자
70a: 제1 라운딩부 70b: 제2 라운딩(Rounding)부
70c: 상부 오목부 70d: 제3 라운딩부
70e: 하부 오목부 70f: 상부 몸체부
70g: 수직 돌출부 70h: 중간 몸체부
70i: 수평 날개부 70j: 하부 몸체부
A: 단자소재

Claims (9)

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  5. 전기차에 구비되는 복수의 배터리 셀을 와이어에 의해 서로 연결하기 위한 배터리 셀 단자(70)의 제조방법에 있어서,
    라운드 바를 일정 길이로 절단한 단자소재(A)를, 제1 단조부(10), 제2 단조부(20), 제3 단조부(30), 제4 단조부(40), 제5 단조부(50) 및 제6 단조부(60)로 이루어진 단일의 단조장비에 연속적으로 공급하여,
    단자소재(A)로부터 최종 제품까지의 단조공정이 연속적으로 진행되도록 하고,
    상기 배터리 셀 단자(70)는,
    상부 몸체부(70f)와,
    상기 상부 몸체부(70f)보다 큰 직경을 갖는 중간 몸체부(70h)와,
    상기 중간 몸체부(70h)보다 큰 직경을 갖는 하부 몸체부(70j)를 포함하여 구성되며,
    상기 배터리 셀 단자(70)는,
    (a) 단자소재(A)를 제1 단조부(10)에 안착시키는 단계(S10),
    (b) 상기 제1 단조부(10)에서, 단자소재(A)의 하부 둘레에 제1 라운딩부(70a)를 형성하는 단계(S20),
    (c) 상기 S20 단계 이후, 상기 단자소재(A)를 파지한 후 180도 회전시켜 인접하는 제2 단조부(20)에 안착시키는 단계(S30),
    (d) 상기 제2 단조부(20)에서, 상기 제1 라운딩부(70a)의 중앙에 일정 깊이로 경사진 상부 오목부(70c)를 형성하고, 상기 상부 오목부(70c)의 반대쪽 하부 둘레에 제2 라운딩부(70b)를 형성하는 단계(S40),
    (e) 상기 S40 단계 이후, 상기 단자소재(A)를 파지한 후 180도 회전시켜 인접하는 제3 단조부(30)에 안착시키는 단계(S50),
    (f) 상기 제3 단조부(30)에서, 상기 상부 오목부(70c)의 외주에 직경이 감소되는 상부 몸체부(70f)를 형성하고, 상기 상부 몸체부(70f)의 윗부분 둘레에 제3 라운딩부(70d)를 형성하는 단계(S60),
    (g) 상기 S60 단계 이후, 상기 단자소재(A)를 파지한 후 180도 회전시켜 인접하는 제4 단조부(40)에 안착시키는 단계(S70),
    (h) 상기 제4 단조부(40)에서, 상기 상부 오목부(70c)의 반대쪽 하부 중앙에 하부 오목부(70e)를 형성하는 단계(S80),
    (i) 상기 S80 단계 이후, 제5 단조부에서, 중간 몸체부(70h)의 외주에 상부를 향해 일정 폭과 높이로 돌출되는 수직 돌출부(70g)를 형성하고, 하부 몸체부(70j)의 상부에 수평방향을 향해 돌출되는 수평 날개부(70i)를 형성하는 단계(S90),
    (j) 상기 S90 단계 이후, 제6 단조부(60)에서, 단자를 최종 치수로 가공하는 단계(S100)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기차 배터리 셀 연결용 단자의 제조방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 S90 단계에서,
    제5 내부다이(52a)를 상승시켜, 단자소재(A)를 제5 다이부(52)의 상부 외면에 노출시킨 다음, 제5 펀치부(51)를 하강시켜 수직 돌출부(70e)와 수평 날개부(70i)를 형성하는 것을 특징으로 하는 전기차 배터리 셀 연결용 단자의 제조방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제5 펀치부(51)는,
    수직으로 구비되는 제5 펀치(51a)와, 상기 제5 펀치(51a)의 외주에 구비되는 내부 슬리브(51d)와, 상기 내부 슬리브(51d)의 외주에 구비되는 외부 슬리브(51e)를 포함하여 구성되고,
    상기 제5 펀치부(51)의 하강에 의해, 상기 돌출부(70e)와 수평 날개부(70i)를 동시에 형성하는 것을 특징으로 하는 전기차 배터리 셀 연결용 단자의 제조방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제5 펀치(51a)의 상부에, 압축스프링(51c)을 구비한 가압부재(51b)가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 전기차 배터리 셀 연결용 단자의 제조방법.
  9. 제 5 항에 있어서,
    상기 S100 단계에서,
    제6 내부다이(62a)를 하강시켜 단자소재(A)가 제6 내부다이(62a)의 내부에 안착되도록 한 후, 제6 펀치부(61)를 하강시켜 베터리 셀 단자(70)를 최종 치수로 가공하는 것을 특징으로 하는 전기차 배터리 셀 연결용 단자의 제조방법.
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